Laporan Praktikum Perlakuan Panas (Jominy Test)

Laporan Praktikum Hardenability Baja AISI 1045 Dan 4140 Dengan Metode Jominy Test

ABSTRAK

Hardenability adalah kemampuan baja untuk dapat dikeraskan dengan

membentuk martensit. Hardenability menggambarkan dalamnya pengerasan

(depth of hardening) yang diperoleh dengan pengerasan, biasanya dinyatakan

dengan jarak suatu titik di bawah permukaan dimana strukturnya terdiri dari

50% martensit (dianggap bahwa pengerasan terjadi bila terjadi martensit

sebanayak 50%). Suatu baja dikatakan mempunyai hardenabiliti tinggi bila

baja itu memperlihatkan tebal pengerasan (depth of hardening) yang besar

atau dapat mengeras pada seluruh penampang dari suatu benda yang cukup

besar. Hardenabiliti pada dasarnya tergantung pada diagram transformasi,

karena itu ia akan tergantung pada dua faktor utama yaitu komposisi kimia

(kadar karbon dan unsur paduan) austenit dan ukuran butir (grain size)

austenit. Untuk mengukur hardenabiliti suatu baja ada dua cara yaitu

dengan Grossman dan dengan cara Jominy. Pengujian hardenabiliti dengan

cara Grossman ini baja yang akan diuji dibuat menjadi sejumlah spesimen

berbentuk batang silindrik dari berbagai diameter. Lalu kemudian dikeraskan

dengan suatu media pendingin tertentu. Pengujian hardenabiliti dengan cara

Jominy disebut juga end quench hardenability test karena pada pengujian

ini digunakan spesimen berbentu batang silindrik berdiameter 1” (25 mm)

panjang 4” (100 mm) yang didinginkan pada salah satu ujungnya. Untuk

test ini digunakan alat dengan lubang tempat spesimen pada puncaknya.

Tepat di bawah spesimen terdapat nozzle berdiameter 1” (12,5 mm) untuk

menyemprotkan air pendingin dengan tinggi pancaran bebas 2,5” (65 mm).

Antara spesimen dengan nozzle dipasang plat penghalang yang dapat dibuka

dengan cepat sesaat setelah spesimen diletakkan pada lubang pemegangnya.

Dari hasil praktikum kali ini didapatkan kekerasan pada baja AISI 4140 lebih

tinggi daripada baja AISI 1045. Hal ini dikarenakan unsur-unsur paduan pada baja

4140 lebih dominan dan mempengaruhi sifat mekaniknya.

Jurusan Teknik Material dan MetalurgiFTI ITS


DAFTAR ISI

Abstrak.................................................................................................................. 1

Daftar Isi ............................................................................................................. 2

BAB I. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang ............................................................................................ 4

I.2 Tujuan............................................................................................................ 4

I.3 Sasaran Percobaan......................................................................................... 5

I.4 Sistematika Penulisan.................................................................................... 5

BAB II. DASAR TEORI.................................................................................. 7

BAB III. METODE PERCOBAAN

III.1 Standar Pengujian....................................................................................... 13

III.2 Alat dan Bahan........................................................................................... 14

III.3 Langkah-langkah Percobaan.............................................................. .......15

III.4 Diagram Alir....................................................................................... .......17

III.5 Gambar Percobaan.............................................................................. .......18

BAB IV. ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN

IV.1 Analisa Data

IV.1.1 Tabel Hardness dan Grafik Hardness................................... ......19

IV.1.2 Metode Heyn Intercept......................................................... ......25

IV.1.3 Point Counting...................................................................... ......29

IV.1.4 Metode Grossman dan Field................................................. ......34

IV.1.5 Membandingkan Kurva Jomny Percobaan Dengan Grossman

Dan Field............................................................................... .....47

IV.1.6 Perbandingan Gambar Struktur mikro....................................... 49



IV.2. Pembahasan

IV.2.1 Unsur Paduan............................................................................. 54

IV.2.2 Hardness..................................................................................... 55

IV.2.3 Struktur Mikro............................................................................ 56

IV.2.4 Pengaruh Kadar Karbon............................................................. 57

BAB V. KESIMPULAN.................................................................................. 58

Daftar Pustaka

Lampiran

Tugas Tambahan

Tabel ASTM A255



BAB IPENDAHULUAN

I.1 LATAR BELAKANG

Hardenability adalah ukuran kemampuan suatu material untuk membentuk

fasa martensit. Hardenability dapat diukur dengan beberapa metode. Diantaranya

metode jominy dan metode grossman. Dari metode tersebut kita akan

mendapatkan kurva antara harga kekerasan dengan jarak quenching dari pusat

quench.

Hardenability pada dasarnya tergantung pada diagram transformasi, karena

itu akan tergantung pada 2 faktor utama, yaitu komposisi kimia pada austenit dan

grain size austenit

Hardenability mengambarkan dalamnya pengerasan (depth of hardening)

yang diperoleh dengan pengerasan, biasanya dinyatakan dengan jarak suatu

titik di bawah permukaannya. Pada praktikum kali ini yang mana tidak lain

adalah menggunakan baja AISI 1045 dan AISI 4140 yang akan dilakukan

proses laku panas hardenabiliti dengan menggunakan metode Jominy Test

untuk melihat strukturnya apakah terdiri dari 50% martensit (dianggap

bahwa pengerasan terjadi bila terjadi martensit sebanyak 50% martensit).

Sehingga dapat disimpulkan bahwa pada praktikum ini nantinya akan

didapatkan data tentang nilai kekerasan dari masing-masing baja serta

apakah benar bahwa strukturnya terdiri dari 50% martensit yang mana 50%

martensit tersebut timbul karena adanya faktor utama yang telah dijelaskan

diatas, yaitu komposisi kimia dan ukuran butir austenit.

I.2 TUJUAN

Pada praktikum hardenabiliti ini menggunakan baja AISI 1045 dan 4140

dengan menggunakan metode Jominy Test ini diharapkan nantinya akan

mencapai parameter tujuan sebagai berikut :



1. Mengetahui nilai kekerasan dari baja AISI 1045 dan 4140

2. Mengetahui strukturmikro baja AISI 1045 dan 4140

3. Mengetahui Hardenability baja AISI 1045 dan 4140

4. Membandingkan dengan perhitungan metode grossman dan metode

field

5. Mengetahui pengaruh komposisi kimia dan pengaruh grain size

terhadap hardenability baja AISI 1045 dan AISI 4140

I.3 SASARAN PERCOBAAN

Sasaran yang didapatkan didalam praktikum sebagai berikut,

Mahasiswa dapat mengetahui proses hardenability

Mahasiswa dapat memahami proses pengukuran hardenability yaitu

Grossman dan Jominy.

Mahasiswa lebih dapat memahami mengenai strukturmikro martensit

I.4 SISTEMATIKA PENULISAN

Abstrak

Daftar Isi

Bab I. Pendahuluan



I.1 Latar Belakang

I.2 Tujuan

Bab II. Dasar Teori

Bab III. Metode Percobaan

III.1 Alat dan Bahan Percobaan

III.2 Langkah-langkah Percobaan

Bab IV. Analisa Data dan Pembahasan

IV.1 Analisa Data

IV.1.1 Tabel Hardness dan Grafik Hardness.

IV.1.2 Strukturmikro

IV.1.3 Metode Heyn Intercept untuk menentukan ASTM Grain Size

Number

IV.1.4 Metode Pengujian Hardenabillity Grossman dan Field

IV.2 Pembahasan

Bab V. Kesimpulan

Daftar Pustaka

Tugas Tambahan

Tabel A255



BAB IIDASAR TEORI

Hardening adalah perlakuan panas terhadap baja dengan sasaran

meningkatkan kekerasan alami baja. Perlakuan panas menuntut pemanasan benda

kerja menuju temperatur pengerasan didaerah atau diatas daerah kritis dan

pendinginan berikutnya secara cepat dengan kecepatan pendinginan kritis. Akibat

penyejukan dingin dari daerah temperatur pengerasan ini dicapailah suatu keadaan

paksa bagi struktur baja yang membentuk kekerasan. Oleh karena itu maka proses

pengerasan ini disebut juga pengerasan kejut atau pencelupan langsung kekerasan

yang tercapai pada kecepatan pendinginan kritis (martensit) ini di iringi kerapuhan

yang besar dan tegangan pengejutan.

Pada setiap operasi perlakuan panas, laju pemanasan merupakan faktor

yang penting. Panas merambat dari luar ke dalam dengan kecepatan tertentu. Bila

pemanasan terlalu cepat, bagian luar akan jauh lebih panas dari bagian dalam,

oleh karena itu kekerasan di bagian dalam benda akan lebih rendah daripada di

bagian luar, dan ada nilai batas tertentu. Namun air garam atau air akan

menurunkan temperatur permukaan dengan cepat, yang diikuti dengan penurunan

temperatur di dalam benda tersebut sehingga diperoleh lapisan keras dengan

ketebalan tertentu.

(Digilib.unimus.ac.id/baja.pdf)

Hardenabiliti adalah kemampuan baja untuk dapat dikeraskan dengan

membentuk martensit. Hardenabiliti menggambarkan dalamnya pengerasan

yang diperoleh dengan pengerasan, biasanya dinyatakan dengan jarak suatu

titik di bawah permukaan dimana strukturnya terdiri dari 50% martensit

(dianggap bahwa pengerasan terjadi bila terjadi martensit sebanayak 50%). Suatu

baja dikatakan mempunyai hardenabiliti tinggi bila baja itu memperlihatkan

tebal pengerasan (depth of hardening) yang besar atau dapat mengeras pada

seluruh penampang dari suatu benda yang cukup besar.


http://digilib.unimus.ac.id/


Hardenabiliti pada dasarnya tergantung pada diagram transformasi,

karena itu ia akan tergantung pada dua faktor utama yaitu komposisi kimia

(kadar karbon dan unsur paduan) austenit dan ukuran butir (grain size)

austenit.

(Ir. Wahid Suherman, 2001, Perlakuan Panas)

Komposisi kimia didalam baja sangat mempengaruhi dari kekerasan

baja tersebut. Kekerasan maksimum yang dapat dicapai setelah proses

pengerasan banyak tergantung pada kadar karbon, makin tinggi kadar

karbon, makin tinggi kadar karbonnya makin tinggi kekerasan maksimum

yang dapat dicapai. Kekerasan maksimum akan terjadi bila dapat diperoleh

struktur yang seluruhnya martensit. Struktur sebelum dikeraskan dapat

berupa perlit, dimana kekerasan baja masih rendah. Pada baja dengan kadar

karbon sangat rendah kekerasan maksimum yang dapat dicapai setelah

pengerasan tidak begitu tinggi dan kenaikan kekerasan setelah pengerasan

tidak begitu banyak, karenanya pengerasan biasanya dilakukan terhadap baja

dengan kadar karbon yang memadai, tidak kurang dari 0,30% C (untuk baja

karbon), dalam hal ini menggunakan baja AISI 1045 dan AISI 4140 yang

akan ditampilkan kadar karbonnya dalam tabel berikut :

(Ir. Wahid Suherman, 2003, Ilmu Logam 1)

Tabel II.1 Komposisi kimia baja AISI 1045 dan 4140

(Bohler, Special Steel)

Chemical Composition (Average,%)

AISI C Si Mn Cr Mo

4140 0,41 0,30 0,70 1,10 0,20



1045 0,48 0,30 0,70 - -

Pada baja dengan kadar karbon yang tinggi, kenaikan kekerasan ini

mulai menurun, bahkan kekerasan setelah pengerasanpun menurun. Hal ini

dapat terjadi karena dengan kadar karbon ( dalam austenit) yang makin

tinggi, akan menyebabkan austenit sisa makin banyak, sehingga akan dapat

mengurangi kenaikan kekerasan. Untuk mencapai kekerasan yang lebih

tinggi austenit sisa ini ini dihilangkan dengan memberi sub zero treatment

(pendinginan sampai di bawah nol derajat C) setelah quenching. Begitu

juga hal nya dengan faktor kedua yaitu grain size austenite, pengerasan

pada dasarnya dilakukan dengan memanaskan baja ke temperature austenit,

menahan pada temperatur tersebut beberapa saat lalu mendinginkan dengan

cepat. Diharapkan dapat terjadi martensit. Banyaknya martensit yang terjadi

tergantung pada seberapa banyak austenit yang terjadi pada saat pemanasan

dan seberapa cepat pendinginannya, seberapa jauh laju pendinginan kritis

dapat didekati/dicapai. Sedang kekerasan martensit tergantung pada kadar

karbon dalam austenit pada saat dipanaskan. Pada suatu kondisi pemanasan

belum tentu semua karbon larut didalam austenit, tergantung juga pada

tingginya temperatur pemanasan dan lamanya waktu penahanan pada

temperatur tersebut. Karena itu kekerasan yang terjadi setelah proses

pengerasan banyak tergantung pada beberapa hal utama yaitu temperature

austenitisasi dan waktu tahan austenitisasi. (Ir. Wahid Suherman, 2003, Ilmu

Logam 1).

Faktor kedua yang mempengaruhi hardenabiliti adalah ukuran grain size

austenite. Pengaruh ukuran butir austenit terhadap hardenability diantaranya

adalah:

Semakin banyak batas butir austenit semakin mudah untuk pearlit

untuk terbentuk dibandingkan martensit .

Lebih kecil ukuran butir austenit, semakin rendah hardenability bahan




untuk terbentuk dibandingkan martensit


Semakin besar ukuran butir austenit, semakin besar hardenability

(ariyusriati.wordpress.com/category/kuli

ah)

Martensit adalah fasa yang ditemukan oleh seorang metalografer yang

bernama A. Martens. Fasa tersebut merupakan larutan padat dari karbon yang

lewat jenuh pada besi alfa sehingga latis-latis sel satuannya terdistorsi. Sifatnya

sangat keras dan diperoleh jika baja dari temperatur austenitnya didinginkan

dengan laju pendinginan yang lebih besar dari laju pendinginan kritiknya.

Dalam paduan besi karbon dan baja, austenit merupakan fasa induk dan

bertransformasi menjadi martensit pada saat pendinginan. Transformasi ke

martensit berlangsung tanpa difusi sehingga komposisi yang dimiliki oleh

martensit sama dengan komposisi austenit, sesuai dengan komposisi paduannya

sel satuan martensit adalah Tetragonal pusat badan (Body center tetragonal/BCT).

Atom karbon dianggap menggeser latis kubus menjadi tetragonal. Kelarutan

karbon dalam BCC menjadi lebih besar jika terbentuk martensit, dan hal inilah

yang menyebabkan timbulnya tetragonalitas (BCT). Makin tinggi konsentrasi

karbon, makin banyak posisi interstisi yang tersisih sehingga efek

tetragonalitasnya makin besar.

Awal dan akhir dari pembentukan martensit sangat tergantung pada

komposisi kimia dari baja dan cara mengaustenisasi. Pada baja karbon, temperatur

awal dan akhir dari pembentukan martensit (Ms dan Mf) sangat tergantung pada

kadar karbon. Makin tinggi kadar karbon suatu baja makin rendah temperatur

awal dan akhir dari pembentukan martensit tersebut terlihat bahwa untuk baja

dengan kadar karbon lebih dari 0,5%, transformasi ke martensit akan selesai pada



temperatur dibawah temperatur kamar. Dengan demikian, jika kadar karbon

melampaui 0,5%, maka pada temperatur kamar akan terdapat martensit dan

austenit sisa. Makin tinggi kadar karbon, pada baja akan makin besar jumlah

austenit sisanya. Austenit: yang belum sempat bertransformasi menjadi martensit

disebut sebagai austeni sisa. Untuk mengkonversikan austenit sisa menjadi

martensit, kepada baja tersebut harus diterapkan proses (subzerro treatment).

(sisfo.itp.ac.id/bahanajar/diagram besi-besi karbida)

Untuk mengukur hardenabiliti suatu baja ada dua cara yaitu dengan

Grossman dan dengan Jominy. Untuk pengujian hardenabiliti dengan cara

Grossman ini baja yang akan diuji dibuat menjadi sejumlah spesimen

berbentuk batang silindrik dari berbagai diameter. Lalu semuanya dikeraskan

dengan pendinginan celup pada suatu media pendingin tertentu. Dengan

metalografi dicari suatu batang yang pada intinya terdapat tepat 50%

martensit. Diameter batang ini dinamakan diameter kritis Do. Dalam

menyebutkan diameter kritis suatu baja harus disebutkan juga cara

pendinginannya, atau kekuatan pendinginannya yang dinyatakan dengan

koefisien kekuatan pendinginan H ( severity of quench ). Harga H dapat

dihitung dari hubungan :

H = f / K ( in.-1 )

Dimana :

f = heat transfer factor ( BTU/in.2 sec. 0F )

K = thermal conductivity ( BTU/in. sec. 0F)

Harga H tergantung dari jenis media pendinginannya dan kekuatan agitasi.



Harga D0 masih tergantung pada harga H dari media pendingin,

sehingga kurang menunjukkan hardenabiliti sebagai sifat baja. Harga ini

tidak lagi tergantung pada media pendingin bila diambil harga H tak

terhingga. Diperoleh harga diameter kritis ideal D1 ( ideal critical diameter )

yaitu diameter batang yang bila didinginkan dengan laju pendinginan tak

terhingga akan menghasilkan tepat 50% martensit pada intinya. Bila harga

D0 pada harga H tertentu sudah diperoleh maka harga D1 dapat dicari

dengan diagram hubungan D0 – D1.



BAB III

METODE PERCOBAAN

III.1 STANDAR PENGUJIANStandar pengujian yang digunakan dalam pengujian hardenability adalah

ASTM A255 untuk metode pengujian Jominy dan pengujian kekerasan adalah

ASTM E18 untuk pengujian Rockwell C



Gambar III.1. Standar Pengujian Spesimen ASTM A 255



Gambar III.2. Standar ASM E18 Rockwell C

III.2 ALAT DAN BAHANAdapun alat dan bahan yang digunakan dalam praktikum kali ini adalah :

III.2.1 Alat :

1. Gergaji 1 buah

2. Mesin Furnace 1 buah

3. Mesin Penguji Jominy 1 set

4. Mesin Hardness Test 1 buah

5. Kertas amplas grade 180 sampai 2000 1 lembar/grade

III.2.2 Bahan :

1. Baja AISI 1045 1 buah

( D = 25 mm , L = 100 mm )

2. Baja AISI 4140 1 buah

( D = 25 mm , L = 100 mm )

3. Air secukupnya

4. Larutan nital secukupnya

(2 ml HNO3 ditambah 98 ml alkohol 90%)



5. Larutan Sodium Metabisulfat secukupnya

(8 gr Sodium Meta Bisulfat ditambah 100 ml aquades)

6. Metal polish secukupnya

III.3 LANGKAH – LANGKAH PERCOBAAN

1. Melakukan preparasi spesimen yang akan digunakan dengan ketentuan sesuai standard ASTM A255, yaitu :

Panjang : 100 mmDiameter : 25 mm

2. Melakukan preparasi alat pengujian Jominy dengan ketentuan sesuai ASTM A255, yaitu :

Tinggi pancaran : 60 mmJarak antar ujung specimen dengan nozzle : 12.5 mm

3. Memanaskan spesimen menggunakan mesin furnace sampai temperature 860°C untuk baja AISI 1045 dan temperatur 870oC untuk baja AISI 4140 .

4. Mendiamkan spesimen di dalam mesin furnace selama 20 menit (holding time).

5. Mengambil dan memasukkan specimen dengan cepat ke lubang pemegang alat Jominy dan segera pula air pendingin disemprotkan dan mengenai ujungnya

6. Setelah dingin, spesimen diambil dan dihaluskan permukaan spesimen dengan mesin gerinda

7. Melakukan pengukuran kekerasan pada setiap jarak 1/16” (titik Jominy) dengan mesin Hardness Test

8. Memotong spesimen menjadi 3 bagian

9. Menghaluskan permukaan tiap – tiap specimen menggunakan kertas amplas dari grade 180, 240, 400, 600, 800, 1000, 1200, 1500, 2000.

10. Melakukan poles tiap – tiap spesimen menggunakan metal polish agar spesimen tidak ada goresan-goresan dan lebih mengkilat

11. Melakukan etsa pada tiap-tiap spesimen menggunakan cairan nital hingga spesimen agak sedikit buram karena terkorosi.



12. Mengamati dan menganalisis struktur mikro menggunakan mikroskop optik.

III.4 DIAGRAM ALIR PERCOBAAN


PEMANASAN BAJA AISI 4140 PADA TEMPERATUR 8700C DAN DIHOLDING SELAMA 20 MENIT


SPESIMEN DI UJI JOMINYSPESIMEN DI UJI JOMINY

SELESAI

MULAI

MEMOTONG BAJA AISI 1045 DAN BAJA AISI 4140

MENGELAS BAJA AISI 1045 DAN BAJA AISI 4140


ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN

PREPARASI ALAT DAN BAHAN

SPESIMEN DIUJI HARDNESS ROCKWELL C

STRUKTURMIKRO SPESIMEN DIAMATI


III.5 GAMBAR PERCOBAAN

Gambar III.3 Alat Jominy Gambar III.4 Mesin Furnace

Gambar III.6 Mikroskop Optik

Gambar III.5 Proses Quenching

Gambar III.7 Mesin Poles



BAB IV

ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN

IV.1 ANALISA DATA

IV.1.1 Tabel Hardness dan Grafik Hardness

Berdasarkan praktikum yang telah dilakukan, diperoleh hasil uji

kekerasan dalam bentuk tabel untuk baja AISI 1045 dan AISI 4140.

Berikut tabel hasil uji kekerasan untuk baja AISI 4140 :

Tabel IV.1.1 Hasil Uji Kekerasan Baja AISI 4140

Pengujian Jarak dari Ujung

(Inch)

HRC

1 1/16 56,5

2 2/16 56

3 3/16 39,3

4 4/16 37,3

5 5/16 36

6 6/16 32,3

7 7/16 30,7

8 8/16 26,3

9 9/16 26,16

10 10/16 26,16

11 11/16 24,5

12 12/16 24,5

13 13/16 24

14 14/16 23,16

15 15/16 22,83



Dari hasil tabel hasil uji kekerasan untuk baja AISI 4140, lalu di konversi ke

dalam grafik hubungan kekerasan terhadap jarak dari ujung quench, hasilnya

adalah sebagai berikut :

SPESIMEN 4140

Grafik IV.1.1 Hasil Kekerasan Baja AISI 4140

Berikut tabel uji kekerasan untuk baja AISI 1045 :


Distance of Quench End

Hardness of Number


Tabel IV.1.2 Hasil Uji Kekerasan Baja AISI 1045

Pengujian Jarak dari Ujung

(Inch)

HRC

1 1/16 57

2 2/16 56,8

3 3/16 55,1

4 4/16 42,7

5 5/16 33

6 6/16 31

7 7/16 30

8 8/16 30

9 9/16 29

10 10/16 27

11 11/16 27

12 12/16 26

13 13/16 22

14 14/16 18

15 15/16 15

Dari hasil tabel hasil uji kekerasan untuk baja AISI 1045, lalu dikonversi ke dalam

grafik hubungan kekerasan terhadap jarak dari ujung quench, hasilnya adalah

sebagai berikut :



SPESIMEN 1045

Grafik IV.1.2 Hasil Uji Kekerasan AISI 1045

Perbandingan kurva jominy 1045 dan 4140, garis merah menunjukkan kekerasan

baja AISI 4140, dan garis berwarna biru menunjukkan kekerasan baja AISI 1045

karena jika dilihat dari tabel hardness, kekerasan baja AISI 4140 memiliki nilai

yang lebih besar daripada baja AISI 1045 :



Spesimen 1045

Spesimen 4140

Grafik IV.1.3 Perbandingan Hasil Uji Kekerasan Baja AISI 1045 dan Baja AISI 4140

Dari praktikum yang telah dilakukan, didapatkan strukturmikro dari baja AISI

4140 bagian pertama. Bagian pertama ini adalah bagian yang paling banyak

tekena semprotan air, atau sesuai dari teori yang telah dijelaskan di bab

sebelumnya bahwa bagian ini adalah bagian yang memiliki strukturmikro 100%

martensit.



Gambar A. Strukturmikro baja AISI 4140 bottom, perbesaran 100x


AA


IV.1.2 Metode Heyn Intercept

Gambar IV.1.2.1 Struktuk Mikro AISI 4140 perbesaran 100x

Dengan metode Heyn Intercept dapat ditentukan nilai ASTM grain size

dari material yang diuji. Setelah membentuk lingkaran dengan diameter 50 mm

pada baja austenite dengan perbesaran (M) 100 X diperoleh data sebagai berikut.

N =89

D =50 mm

M =100

Π =3.14

Keterangan :

N (jumlah perpotongan garis lingkaran dengan batas butir)

D (diameter lingkaran)

M (perbesaran gambar)



Adapun beberapa langkah yang dipergunakan dalam metode ini akan dijabarkan

sebagai berikut :

Menghitung keliling lingkaran sebenarnya

Kll=

Kll=

Kll=1.57 mm

Menghitung harga PL atau NL

PL =

PL =

PL = 56.6878 mm -1

Menentukan nilai L3

L3=

L3=



L3= 0.01764

Menentukan nilain grain size (G)

G= { -6.6457 (log10 L3) – 3.298}

G= { -6.6457 (log10 0.01764) – 3.298}

G= { -6.6457 (-1.75349) – 3.298}

G= 8.3551

Sehingga dapat dibulatkan bahwa besar ASTM grain size untuk baja AISI 4140

adalah 8.

Gambar IV.1.2.2 Struktuk Mikro AISI 1045 perbesaran 100x



Dengan metode Heyn Intercept dapat ditentukan nilai ASTM grain size

dari material yang diuji. Setelah membentuk lingkarang dengan diameter 50 mm

pada baja austenite dengan perbesaran (M) 100 X diperoleh data sebagai berikut.

N =64

D =50 mm

M =100

Π =3.14

Keterangan:

N (jumlah perpotongan garis lingkaran dengan batas butir)

D (diameter lingkaran)

M (perbesaran gambar)

Adapun beberapa langkah yang dipergunakan dalam metode ini akan

dijabarkan sebagai berikut.

Menghitung keliling lingkaran sebenarnya

Kll=

Kll=

Kll=1.57 mm

Menghitung harga PL atau NL

PL =

PL =



PL = 40.76433 mm -1

Menentukan nilai L3

L3=

L3=

L3= 0.02453

Menentukan nilain grain size (G)

G= { -6.6457 (log10 L3) – 3.298}

G= { -6.6457 (log10 0.02453) – 3.298}

G= { -6.6457 (-1.61028) – 3.298}

G= 7.4034

Sehingga dapat dibulatkan bahwa besar ASTM grain size untuk baja AISI

1045 adalah 7.

IV.1.3 Point Counting

Spesimen AISI 4140



Gambar IV.1.3.1 struktur mikro AISI 4140 perbesaran 100X

Dari gambar yang sudah dimesh menjadi beberapa 9 bagian besar dan tiap

bagiannya telah dibreak down menjadi 100 bagian, dapat diperoleh rata-rata

kisaran komposisinya tiap bagian besar. Dan hasil perkiraan rata-rata dari tiap

bagian kecil dijabarkan sebagai berikut.

Komposisi baja

Pearlite (ρ Pearlite = 7.78 gr/cm3 dan % karbon < 0.8%)

1. 60%

2. 45%

3. 65%

4. 55%

5. 40%

6. 40%


1 2 3

4 5 6

7 8 9


7. 45%

8. 60%

9. 50%

Ferrite (ρ ferrite = 7.86 gr/cm3 dan % karbon = 0.008%)

1. 40%

2. 55%

3. 35%

4. 45%

5. 60%

6. 60%

7. 55%

8. 40%

9. 50%

Perhitungan

Setelah melakukan penjabaran tiap bagian besarnya, dapat dicari rata rata

dari keseluruhan gambar sehingga nantinya diperoleh berapa kadar karbonnya

yang menyusun spesimen tersebut.

Pearlite

Ṗ rata-rata =

Ṗ rata-rata = 51.1111%

Ferrite

Ḟ rata-rata =

Ḟ rata-rata = 48.8889%

Ḟ Ṗ X= %C

0.008 X 0.8



% Ṗ = % Ḟ =

0.511 = 0.488 =

X = 0.41279 X = 0.41279

Jadi dari perhitungan dengan poit counting diperoleh kadar karbon untuk

baja AISI 4140 adalah 0.41279 % C.

Spesimen AISI 1045



Gambar IV.1.3.2 Strukturmikro AISI 1045 perbesaran 100X

Dari gambar yang sudah dimesh menjadi beberapa 9 bagian besar dan tiap

bagiannya telah dibreak down menjadi 100 bagian, dapat diperoleh rata-rata

kisaran komposisinya tiap bagian besar. Dan hasil perkiraan rata-rata dari tiap

bagian kecil dijabarkan sebagai berikut.

Komposisi baja

Pearlite (ρ Pearlite = 7.78 gr/cm3 dan % karbon < 0.8%)

1. 55%

2. 50%

3. 55%

4. 50%

5. 55%

6. 60%

7. 55%


1 2 3 1

64 5

7 8 9


8. 45%

9. 50%

Ferrite (ρ ferrite = 7.86 gr/cm3 dan % karbon = 0.008%)

1. 45%

2. 50%

3. 45%

4. 50%

5. 45%

6. 40%

7. 45%

8. 55%

9. 50%

Perhitungan

Setelah melakukan penjabaran tiap bagian besarnya, dapat dicari rata rata

dari keseluruhan gambar sehingga nantinya diperoleh berapa kadar karbonnya

yang menyusun spesimen tersebut.

Pearlite

Ṗ rata-rata =

Ṗ rata-rata = 52.777%

Ferrite

Ḟ rata-rata =

Ḟ rata-rata = 47.223%

Ḟ Ṗ X= %C



0.008 X 0.8

% Ṗ = % Ḟ =

0.527 = 0.473 =

X = 0.42538 X = 0.42538

Jadi dari perhitungan dengan poit counting diperoleh kadar karbon untuk

baja AISI 1045 adalah 0.42538 % C.

IV.1.4 Metode Grossman dan Field

Dari data yang telah disampaikan yakni nilai dari kandungan kadar carbon

yang terdapat pada spesimen melalui metode Point Counting dan besar ASTM

grain size yang diperoleh dengan metode Heyn Intercept, dapat diperoleh

perhitungan nilai Ideal Critical Diameter ( DI) yang menyampaikan diameter

batang yang apabila didinginkan dengan laju pendinginan tak terhingga akan

menghasilkan tepat 50 % martensit pada intinya. Terdapat beberapa metode yang

bisa digunakan dalam mencari besaran nilai dari Ideal Critical Diameter (DI). Cara

yang lebih sering dijumpai dan digunakan ialah dengan metode Pengujian

Hardenabillity Grossman dan metode Pengujian Hardenabillity Field. Pada

metode grossman terdapat beberapa langkah yang harus dilakukan untuk

memperoleh besar nilai Ideal Critical diameter, namun secara garis besar

diketahui bahwa hal mendasar pada penelusuran besar nilai diameter kritisnya

adalah penggunaan tabel pengali untuk pengaruh masing-masing unsur paduan

yang ada pada baja (spesimen) dan juga faktor pengali berupa nilai Ideal diameter

akibat dari kadar karbon. Adapun langkah-langkahnya akan dijelaskan sebagai

berikut.

Spesimen AISI 4140



Penelusuran data-data awal

Kadar karbon (% C), dalam laporan ini mempergunakan nilai kadar

karbon yang diperoleh dengan metode Point Counting yang telah

dijabarkan pada analisa data awal. Dan besar kadar karbon nya adalah

0.41279 % C

Ukuran butir yang diperoleh pada pengujian ini ditampilkan pada

analisa data sebelumnya tentang ASTM Grain Size Number dengan

metode Heyn Intercept, dan diperoleh besarnya ASTM grain sizenya

adalah 8.

Nilai kadar dari unsur paduan diambil dari beberapa referensi. Namun

dikarenakan sumber referensi yang digunakan menampilkan bahwa

kadar unsur paduan dar baja AISI 4140 tidaklah semua unsurnya

dipakemkan pada satu nilai tetapi berupa range atau kisaran seperti

gambar berikut.

Gambar IV.1.4.1 Chemical Composition AISI 4140

(sumber:http://www.efunda.com/materials/alloys/alloy_steels/

show_alloy.cfm?id=aisi_4140&prop=all&page_title=aisi%204140)

Maka dari itu dipergunakan nilai dari range tersebut seperti:

Mn = 0.875 %

Si = 0.225%


http://www.efunda.com/materials/alloys/alloy_steels/show_alloy.cfm?id=aisi_4140&prop=all&page_title=aisi%204140



Cr = 0.95 %

Mo = 0.20 %

Menentukan besar Ideal diameter

Dengan menggunakan hubungan nilai kadar karbon dan ukuran ASTM

grain size dari spesimen AISI 4140 yang kemudian memanfaatkan bantuan

grafik.

Gambar IV.1.4.2 Hubungan antara Di, kadar karbon dan ukuran butir austenit dari baja

karbon

(sumber: Suherman, Wahid. Perlakuan Panas, hal:58, gambar:4.6.

2001.ITS.Surabaya)

Dari grafik tersebut dapat diperoleh besar ideal diameternya yakni 0.198

Menentukan nilai faktor pengali

Nilai faktor pengali dapat diperoleh dengan menggunakan bantuan grafik ini.



Gambar IV.1.4.3 Hubungan antara Di, kadar karbon dan ukuran butir austenit dari

baja karbon


2001.ITS.Surabaya)

Maka diperoleh hasil sebagai berikut

Mn = 3.9

Si = 1.15

Cr = 3.1

Mo = 1.6

Menentukan besar Ideal Critical Diameter (DI)

Langkah terakhir ini dilakukan dengan melakukan perkalian ideal diameter

dengan faktor pengali unsur paduan sehingga diperoleh hasil sebagai berikut.

Ideal Critical Diameter (DI) = 0.198X 3.9X1.15 X3.1 X1.6

= 4.4046 mm

Spesimen AISI 1045




Kadar karbon (% C), dalam laporan ini mempergunakan

nilai kadar karbon yang diperoleh dengan metode Point Counting yang

telah dijabarkan pada analisa data awal. Dan besar kadar karbon nya

adalah 0.41279 % C

Ukuran butir yang diperoleh pada pengujian ini ditampilkan

pada analisa data sebelumnya tentang ASTM Grain Size Number

dengan metode Heyn Intercept, dan diperoleh besarnya ASTM grain

sizenya adalah 7.

Nilai kadar dari unsur paduan diambil dari beberapa

referensi. Namun dikarenakan sumber referensi yang digunakan

menampilkan bahwa kadar unsur paduan dar baja AISI 1045 tidaklah

semua unsurnya dipakemkan pada satu nilai tetapi berupa range atau

kisaran seperti gambar berikut.

Gambar Chemical Composition AISI 1045

(sumber: http://www.metalravne.com/selector/steels/ck45.html)


Mn = 0.65 %

Si = 0.225%

Cr = 0.30 %

Mo = 0.10 %

Ni = 0.20 %

Menentukan besar Ideal diameter


http://www.metalravne.com/selector/steels/ck45.html


Dengan menggunakan hubungan nilai kadar karbon dan ukuran

ASTM grain size dari spesimen AISI 1045 yang kemudian

memanfaatkan bantuan grafik.

Gambar IV.1.4.4 Hubungan antara Di, kadar karbon dan ukuran butir

austenit dari baja karbon


2001.ITS.Surabaya)



Nilai faktor pengali dapat diperoleh dengan menggunakan bantuan

grafik ini.

Gambar IV.1.4.5 Hubungan antara Di, kadar karbon dan ukuran butir austenit

dari baja karbon




2001.ITS.Surabaya)


Mn = 3.6

Si = 1.15

Cr = 1.7

Mo = 1.3

Ni = 1.1


Langkah terakhir ini dilakukan dengan melakukan perkalian ideal

diameter dengan faktor pengali unsur paduan sehingga diperoleh hasil sebagai

berikut.

Ideal Critical Diameter (DI) = 0.23X 3.6X1.15X1.7X1.3X1.1

= 2.3147 mm

Setelah diperolehnya nilai ideal critical diameter langkah selanjutnya

yang bisa dikerjakan adalah pencarian nilai kekerasan spesimen secara teoritis.

Dan salah satu metode yang digunakan adalah metode FIELD. Langkah-

langkah dalam pencarian nilai kekerasan hasil Jominy test secara teoritis akan


Spesimen AISI 4140

Penentuan nilai kekerasan dari kadar karbon.

Nilai kekerasan pada awal titik yang dikenai air pada saat pengujian

Jominy dapat diperoleh dengan mengacu pada grafik berikut.



Gambar IV.1.4.6 Hubungan antara kadar karbon dengan kekerasan awal (IH)


2001.ITS.Surabaya)

Sehingga diperoleh nilai kekerasan awal (IH) untuk spesimen ini adalah 56

HRC.

Penentuan nilai kekerasan pada titik selanjutnya.

Nilai kekerasan awal bisa diperoleh dengan membagi IH dengan faktor

pembagi yang bisa dicari dengan menghubungkan besar ideal diameter

dari metode grossman dengan garis jarak yang ditampilakn pada grafik

berikut.



Gambar IV.1.4.7 Hubungan antara diameter kritis ideal dengan faktor pembagi


2001.ITS.Surabaya)



Sehingga hasil akhirnya bisa diplot dalam bentuk tabel dan grafik

Tabel IV.1.4.1 Hasil kekerasan secara teoritis (field) spesimen AISI 4140

Posisi (1/16”) IH/DH Kekerasan Rc

1 1 56

4 1 56

8 1.15 48.69

12 1.3 43.08

16 1.45 38.62

20 1.55 36.13

24 1.6 35

28 1.7 32.94

32 1.8 31.11

Dari tabel tersebut kemudian diplot pada salib sumbu Kekerasan-Jarak Jominy

sehingga menghasilkan kurva Jominy untuk baja AISI 4140



Grafik IV.1.4.1 Hasil kekerasan secara teoritis (field) spesimen AISI 4140

Spesimen AISI 1045






Gambar IV.1.4.8 Hubungan antara kadar karbon dengan kekerasan awal (IH)


2001.ITS.Surabaya)


HRC.





berikut.



Gambar IV.1.9 Hubungan antara diameter kritis ideal dengan faktor pembagi


2001.ITS.Surabaya)


Tabel IV.1.4.2 Hasil kekerasan secara teoritis (field) spesimen AISI 1045


1 1 58

4 1.2 48.33

8 1.6 36.25

12 1.95 29.74



16 2.25 25.77

20 2.5 23.2

24 2.6 22.31

28 2.7 21.48

32 2.8 20.71

Dari tabel tersebut kemudian diplot pada salib sumbu Kekerasan-Jarak Jominy

sehingga menghasilkan kurva Jominy untuk baja AISI 1045

Grafik IV.1.4.2 Hasil kekerasan secara teoritis (field) spesimen AISI 1045

IV.1.5 Membandingkan kurva jominy hasil percobaan dengan kurva hasil metode

Grossman dan Field.

Perbandingan antara kurva jominy hasil percobaan dengan kurva hasil

metode Grossman dan Field baja AISI 1045



Grafik IV.1.5.1 Kurva Jominy Hasil Percobaan Baja AISI 1045

Grafik IV.1.5.2 Kurva Jominy hasil metode Grossman dan Field pada Baja AISI 1045

Perbandingan antara kurva jominy hasil percobaan dengan kurva hasil

metode Grossman dan Field baja AISI 4140



Grafik IV.1.5.3 Kurva Jominy Hasil Percobaan Baja AISI 4140

Grafik IV.1.5.4 Kurva Jominy hasil metode Grossman dan Field pada Baja AISI 4140

Pada grafik tersebut, dapat dilihat bahwa kurva jominy hasil percobaan

dengan kurva jominy hasil plot data perhitungan metode Grossman dan Field baja

AISI 4140 dan 1045 terlihat berbeda. Perbedaan tersebut menandakan bahwa



terjadi kesalahan kalibrasi pada saat melakukan praktikum sehingga saat memplot

grafik terjadi perbedaan yang signifikan.

IV.1.6 Perbandingan Gambar Struktur mikro

Baja AISI 4140 ini dilakukan uji metalografi untuk melihat strukturmikro

yang terbentuk. Dengan menggunakan etsa nital yang terdiri dari komposisi 98%

alkohol dan 2% HNO3 untuk jarak 110 mm dari ujung quench dan etsa sodium

metabisulfat yang terdiri dari komposisi 8 gr sodium dan 100 ml aquades,

strukturmikro yang terbentuk adalah sebagai berikut :

Gambar Strukturmikro baja AISI 4140 jarak 90 mm dari ujung quench, fasa yang

terbentuk adalah perlit dan ferrit dengan etsa nital, perbesaran 100x


Pearlite

Ferrite

A


Gambar Strukturmikro baja AISI 4140 jarak 22 mm dari ujung quench menggunakan etsa

sodium metabisulfat, fasa yang terbentuk adalah bainit, perbesaran 100x


sodium metabisulfat, fasa yang terbentuk adalah martensit, perbesaran 100x

Selanjutnya dilakukan uji metalografi untuk baja AISI 1045,


Martensit

Ferrite

Pearlite

B


Gambar Strukturmikro baja AISI 1045 jarak 90 mm dari ujung quench, fasa yang

terbentuk adalah perlit dan ferrit dengan etsa nital, perbesaran 100x


sodium metabisulfat, fasa yang terbentuk adalah bainit, perbesaran 100x


Ferrite

Pearlite

Pearlite

Ferrite


Gambar Struktur mikro baja AISI 1045 jarak 5 mm dari ujung quench menggunakan etsa

sodium metabisulfat, fasa yang terbentuk adalah martensit, perbesaran 100x

IV.2 PEMBAHASAN

IV.2.1 Unsur Paduan

Baja AISI 1045 dan 4140 memiliki komposisi kimia yang berbeda serta

unsur paduan yang berbeda dan keduanya memiliki fungsi tersendiri dalam

menentukan sifat mekanik dari baja tersebut. Berikut akan ditampilkan dalam

bentuk tabel masing masing komposisi kimia dari baja AISI 1045 dan AISI 4140.


AISI C Si Mn Cr Mo


Martensite


4140 0,41 0,30 0,70 1,10 0,20

1045 0,48 0,30 0,70 - -

Untuk baja AISI 1045, terdapat unsur karbon sebesar 0,48. Unsur paduan

silikon sebesar 0,30 dapat meningkatkan kekuatan, kekerasan, kemampuan

diperkeras, tahan aus, ketahanan terhadap panas dan korosi. Namun kandungan

silikon pada baja AISI 1045 dapat menurunkan regangan serta menurunkan

kemampuan ditempa dan di las. Unsur mangan pada baja AISI 1045 sebesar 0,70

dapat meningkatkan kekuatan, kekerasan, kemampuan di temper, dan tahan aus,

serta dapat menurunkan machinability.

Untuk baja AISI 4140, terdapat unsur karbon sebesar 0,41 yang dapat

meningkatkan kekuatan dan kekerasan tetapi masih di bawah baja AISI 1045.

Unsur paduan Silikon sebesar 0,30 yang dapat meningkatkan hardenabiliti,

ketahanan terhadap panas namun dapat menurunkan regangan. Unsur Mangan

sebesar 0,70 dapat meningkatkan kemampuan temper dan ketahanan terhadap aus

(wear resistance), namun dapat menurunkan machinability. Unsur Chrom sebesar

1,10 dapat meningkatkan kekerasan, kekuatan, ketahanan aus, hardenabiliti, tahan

panas, tahan korosi dan mudah dipoles namun dapat menurunkan regangan. Unsur

Molibdenum sebesar 0,20 dapat meningkatkan kekuatan tarik, ketahanan panas,

fatigue limit namun dapat menurunkan regangan.

IV.2.2 Hardness

Pada praktikum ini, baja AISI 1045 dan 4140, dengan melakukan proses

pengukuran jominy dengan cara menyemprotkan langsung dengan menggunakan

air ke ujung baja dalam keadaan temperatur tinggi. Kemudian ditunggu sekitar 50

menit sampai temperatur pada baja turun (temperatur kamar yaitu 250C).



Kemudian kedua baja tersebut dilakukan pengujian hardness menggunakan

Rockwell C. Pengujian dilakukan dari ujung baja yang terkena semprotan air

sampai ujung bagian atas. Dari percobaan ini dapat dibuktikan dengan pengujian

hardness bahwa, ujung bagian AISI 1045 sampai ujung atas memiliki nilai

kekerasan sebesar 57 HRC ( jarak 1/16’’), 56,8 HRC ( 2/16’’), 55,1 (3/16’’), 42,7

(4/16’’), 33 (5/16’’), 31 (6/16’’), 30 (7/16’’), 30 (8/16’’), 29 (9/16’’), 27

(10/16’’), 27 (11/16’’), 26 (12/16’’), 22 (13/16’’), 18 (14/16’’), 15 (15/16’’)

sedangkan baja AISI 4140 memiliki nilai kekerasan sebesar 56,5 (1/16’’), 56

(2/16’’), 39,3(3/16’’), 37,3(4/16’’), 36(5/16’’), 32,3 (6/16’’), 30,7 (7/16’’), 26,3

(8/16), 26,16 (9/16’’), 26,16(10/16’’), 24,5 (11/16’’), 24,5 (12/16’’), 24 (13/16’’),

23,16 (14/16’’), 22,83(15/16’’). Dapat dibandingkan dari hasil praktikum yang

kami lakukan, dapat dilihat bahwa kekerasan pada kedua baja memiliki nilai

kekerasan dan kecepatan perubahan temperatur baja sangat berbeda disebabkan

karena kedua baja memiliki kadar unsur yang berbeda, seperti baja AISI 1045

tidak terdapat unsur Cr dan Mo, yang menyebabkan kekerasannya lebih rendah

dibandingkan baja AISI 4140.

IV.2.3 Struktur Mikro

Struktur mikro merupakan struktur terkecil yang terdapat dalam suatu

bahan yang keberadaannya tidak dapat dilihat dengan mata telanjang, tetapi harus

menggunakan alat pengamat struktur mikro misalnya mikroskop optik. Struktur

mikro juga mempengaruhi sifat mekanik seperti kekuatan, ketangguhan, keuletan,

kekerasan, ketahanan korosi, ketahanan aus dan lain-lain.

Untuk dapat melihat struktur mikro terdapat langkah-langkah yang harus

dilakukan / preparasi sampel, yaitu memotong spesimen yang memiliki dimensi

kira-kira 10 x 10 x 10 mm. Kemudian membuat pegangan atau biasa disebut

dengan mounting agar spesimen mudah untuk dipegang. Kemudian melakukan

proses grinding dengan menggunakan kertas amplas grade 180 – 2000 yang

bertujuan untuk menghaluskan permukaan spesimen yang akan dilihat struktur



mikronya. Setelah itu dilakukan pemolesan (polishing) menggunakan metal polish

yang bertujuan untuk menghilangkan goresan pada permukaan. Kemudian

dilakukan etching dengan menggunakan larutan yang sudah ditetapkan yaitu

sodium metabisulfat dan nital. Setelah itu mengamati spesimen tersebut dengan

mikroskop optik agar dapat melihat struktur mikro pada baja tersebut.

Analisa gambar struktur miko :

a. Jarak 110 mm dekat dengan dengan quenching adalah tampak

bahwa struktur mikro yang dihasilkan adalah perlit dan ferrit tanpa

martensit karena berada pada posisi yang jauh dari bidang quench

sehingga tidak muncul martensitnya.

b. Jarak 90 mm dekat dengan quenching adalah tampak bahwa

struktur mikro yang dihasilkan adalah perlit dan ferrit tanpa

martensit karena berada pada posisi yang jauh dari bidang quench

sehingga tidak muncul martensitnya.

c. Jarak 12 mm dari ujung quench adalah tampak bahwa struktur

mikro yang dhasilkan adalah perlit, ferrit, dan martensit yang lebih

banyak. Martensit ini lebih banyak dari pada jarak 22 mm dari

ujung quench karena telah mengalami pemanasan dan diberi

perlakuan quenching dengan kecepatan lebih cepat.

d. Jarak 22 mm dari ujung quench adalah tampak bahwa struktur

mikro yang dihasilkan adalah perlit, ferrit, dan sedikit bainit. Bainit

timbul karena baja telah dipanaskan dengan temperatur 900oC

kemudian diberi perlakuan quenching (media pendingin air)

dengan mesin jominy test dengan kecepatan medium.

IV.2.4 Pengaruh Kadar Karbon

Kadar karbon dapat mempengaruhi austenit, dimana austenit diperlakukan

panas kemudian dilakukan pendinginan secara cepat. Sehingga mengalami

pembentukkan struktur martensit. Kadar karbon akan berpengaruh pada

pembentukan martensit tepatnya pada tingkat kekerasan dari martensit. Ini



dikarenakan unsur carbon lah yang nantinya bergerak sebagai penguat pada

struktur body center tetragonal. Pada pendinginan cepat tidak cukup waktu bagi

karbon untuk berdifusi keluar dari larutan padat austenite, sehingga transformasi

terjadi dengan pergeseran atom-atom dari kubus pemusatan sisi, Face Centered

Cubic, FCC, menjadi tetragonal pemusatan ruang yang lewat jenuh, Body

Centered Tetragonal BCT. Transormasi geser atom ini menyebabkan kisi kristal

mengalami distorsi. Dua dimensi dari unit cel BCT mempunyai ukuran sama,

sedangkan dimensi yang ketiga lebih besar. Selain itu makin banyak kadar karbon

akan menyebabkan kurva CCT berherak ke kiri dan mampu juga menurunkan

temperatur start transformasi ke martensite.



BAB V

KESIMPULAN

Kesimpulan yang didapat dari percobaan baja AISI 1045 dan AISI 4140

dengan menggunakan pengukuran uji hardenability yaitu Grossman dan Jominy,

sebagai berikut:

Uji hardness

1. Baja AISI 4140 memiliki kekerasan pada ujung semprotan air sebesar

56,5 HRC.

2.Baja AISI 1045 memiliki kekerasan pada ujung semprotan air sebesar 57

HRC.

Metode Heyn Intercept

1.Spesimen AISI 4140 dapat dilihat dari strukturmikro perbesaran 100x

memiliki ASTM grain size untuk baja AISI 4140 adalah 8.

2.Spesimen AISI 1045 dapat dilihat dari strukturmikro perbesaran 100x

memiliki ASTM grain size untuk baja AISI 1045 adalah 7.

Metode Point Counting

1.Spesimen AISI 4140 perbesaran 100x memiliki kadar;

o Pearlite : 51,11%

o Ferrite : 48,89 %

o Karbon : 0,41279%

2.Spesimen AISI 1045 perbesaran 100x memiliki kadar;

o Pearlite : 52,77%

o Ferrite : 47,223%

o Karbon : 0,42538%

Metode Grossman dan Field

1.Spesimen AISI 4140 memiliki;



o Ideal diameter : 0,198mm

o Ideal critical diameter : 4,4046 mm

2.Spesimen AISI 1045 memiliki;

o Ideal diameter : 0,23 mm

o Ideal critical diameter : 2,3147 mm

Perbandinngan Strukturmikro

o Strukturmikro AISI 4140

a. Jarak 90 mm dengan menggunakan larutan nital sebagai etsa.

Sehingga didapatkan fase ferrite dan pearlite.

b. Jarak 22 mm dengan menggunakan larutan sodium metabisulfat

sebagai etsa. Sehingga didapatkan fase bainit.

c. Jarak 5 mm dengan menggunakan larutan sodium metabisulfat

sebagai etsa. Sehingga didapatkan fase martensit..

o Strukturmikro AISI 1045

a. Jarak 90mm dengan menggunakan larutan nital sebagai etsa.

Sehingga didapatkan fase pearlit dan ferrit.

b. Jarak 22 mm dengan menggunakan larutan sodium metabisulfat.

Sehingga didapatkan fase bainit.

c. Jarak 5 mm dengan menggunakan larutan sodium metabisulfat

sehingga didapatkan fase mertensit.



LAMPIRAN

TUGAS PENDAHULUAN MODUL HARDENABILITI

1. Apa yang anda ketahui tentang Hardenabiliti?

Jawab :

Hardenabiliti adalah kemampuan baja untuk dapat dikeraskan dengan

membentuk martensit. Hardenabiliti menggambarkan dalamnya

pengerasan yang diperoleh dengan pengerasan, biasanya dinyatakan

dengan jarak suatu titik di bawah permukaan dimana strukturnya

terdiri dari 50% martensit (dianggap bahwa pengerasan terjadi bila

terjadi martensit sebanayak 50%). Suatu baja dikatakan mempunyai

hardenabiliti tinggi bila baja itu memperlihatkan tebal pengerasan

(depth of hardening) yang besar atau dapat mengeras pada seluruh

penampang dari suatu benda yang cukup besar. Hardenabiliti pada

dasarnya tergantung pada diagram transformasi, karena itu ia akan

tergantung pada dua faktor utama yaitu komposisi kimia (kadar

karbon dan unsur paduan) austenit dan ukuran butir (grain size)

austenit. Untuk mengukur hardenabiliti suatu baja ada dua cara yaitu

dengan Grossman dan dengan cara Jominy. Pengujian hardenabiliti

dengan cara Grossman ini baja yang akan diuji dibuat menjadi

sejumlah spesimen berbentuk batang silindrik dari berbagai diameter.

Lalu kemudian dikeraskan dengan suatu media pendingin tertentu.

Pengujian hardenabiliti dengan cara Jominy disebut juga end quench

hardenability test karena pada pengujian ini digunakan spesimen

berbentu batang silindrik berdiameter 1” (25 mm) panjang 4” (100

mm) yang didinginkan pada salah satu ujungnya. Untuk test ini



digunakan alat dengan lubang tempat spesimen pada puncaknya.

Tepat di bawah spesimen terdapat nozzle berdiameter 1” (12,5 mm)

untuk menyemprotkan air pendingin dengan tinggi pancaran bebas

2,5” (65 mm). Antara spesimen dengan nozzle dipasang plat

penghalang yang dapat dibuka dengan cepat sesaat setelah spesimen

diletakkan pada lubang pemegangnya.

2. Sebutkan beberapa faktor utama yang mempengaruhi hardenabiliti,

Jelaskan !

Jawab :

Hardenabiliti pada dasarnya tergantung pada diagram transformasi,

karena itu ia akan tergantung pada dua faktor utama yaitu komposisi

kimia (kadar karbon dan unsur paduan) austenit dan ukuran butir

(grain size) austenit. Komposisi kimia didalam baja sangat

mempengaruhi dari kekerasan baja tersebut. Kekerasan maksimum

yang dapat dicapai setelah proses pengerasan banyak tergantung pada

kadar karbon, makin tinggi kadar karbon, makin tinggi kadar

karbonnya makin tinggi kekerasan maksimum yang dapat dicapai.

Kekerasan maksimum akan terjadi bila dapat diperoleh struktur yang

seluruhnya martensit. Struktur sebelum dikeraskan dapat berupa perlit,

dimana kekerasan baja masih rendah. Pada baja dengan kadar karbon

sangat rendah kekerasan maksimum yang dapat dicapai setelah

pengerasan tidak begitu tinggi dan kenaikan kekerasan setelah

pengerasan tidak begitu banyak, karenanya pengerasan biasanya

dilakukan terhadap baja dengan kadar karbon yang memadai, tidak

kurang dari 0,30% C (untuk baja karbon), dalam hal ini menggunakan

baja AISI 1045 dan AISI 4140.




AISI C Si Mn Cr Mo

4140 0,41 0,30 0,70 1,10 0,20

1045 0,48 0,30 0,70 - -

Pada baja dengan kadar karbon yang tinggi, kenaikan kekerasan ini

mulai menurun, bahkan kekerasan setelah pengerasanpun menurun.

Hal ini dapat terjadi karena dengan kadar karbon ( dalam austenit)

yang makin tinggi, akan menyebabkan austenit sisa makin banyak,

sehingga akan dapat mengurangi kenaikan kekerasan. Faktor kedua

yang mempengaruhi hardenabiliti adalah ukuran grain size austenite.

Pengaruh ukuran butir austenit terhadap hardenability diantaranya

adalah:




untuk terbentuk dibandingkan martensit .



untuk terbentuk dibandingkan martensit


Semakin besar ukuran butir austenit, semakin besar hardenability

3. Bagaimana cara mengukur Hardenabiliti ? Jelaskan !

Jawab :

Untuk mengukur hardenabiliti suatu baja ada dua cara yaitu dengan

Grossman dan dengan cara Jominy. Pengujian hardenabiliti dengan

cara Grossman ini baja yang akan diuji dibuat menjadi sejumlah

spesimen berbentuk batang silindrik dari berbagai diameter. Lalu

kemudian dikeraskan dengan suatu media pendingin tertentu.













4. Gambar dan jelaskan metode pengujian hardenabiliti Jominy beserta

kurva jominy !

Jawab :











5. Jelaskan metode perhitungan diameter kritis ideal dari Grossman dan

perhitungan berdasarkan komposisi kimia dari Field? Sebagai contoh

perhitungan silahkan analisa untuk baja AISI 1045 dan AISI 4140?



Spesimen AISI 4140





adalah 0.41279 % C




sizenya adalah 8.







(sumber:http://www.efunda.com/materials/alloys/alloy_steels/

show_alloy.cfm?id=aisi_4140&prop=all&page_title=aisi%204140)


Mn = 0.875 %





Si = 0.225%

Cr = 0.95 %

Mo = 0.20 %

Menentukan besar Ideal diameter dengan menggunakan hubungan

nilai kadar karbon dan ukuran ASTM grain size dari spesimen AISI 4140 yang

kemudian memanfaatkan bantuan grafik.

Gambar Hubungan antara Di, kadar karbon dan ukuran butir austenit

dari baja karbon


2001.ITS.Surabaya)




grafik ini.



Gambar Hubungan antara Di, kadar karbon dan ukuran butir austenit

dari baja karbon


2001.ITS.Surabaya)


Mn = 3.9

Si = 1.15

Cr = 3.1

Mo = 1.6




berikut.

Ideal Critical Diameter (DI) = 0.198X 3.9X1.15 X3.1 X1.6

= 4.4046 mm

Spesimen AISI 1045







adalah 0.41279 % C




sizenya adalah 8.







(sumber: http://www.metalravne.com/selector/steels/ck45.html)


Mn = 0.65 %

Si = 0.225%

Cr = 0.30 %

Mo = 0.10 %

Ni = 0.20 %

Menentukan besar Ideal diameter dengan menggunakan hubungan

nilai kadar karbon dan ukuran ASTM grain size dari spesimen AISI 1045 yang

kemudian memanfaatkan bantuan grafik.




Gambar Hubungan antara Di, kadar karbon dan ukuran butir austenit dari

baja karbon


2001.ITS.Surabaya)




grafik ini.



Gambar Hubungan antara Di, kadar karbon dan ukuran butir austenit dari

baja karbon


2001.ITS.Surabaya)


Mn = 3.6

Si = 1.15

Cr = 1.7

Mo = 1.3

Ni = 1.1




berikut.

Ideal Critical Diameter (DI) = 0.23X 3.6X1.15X1.7X1.3X1.1

= 2.3147 mm

Setelah diperolehnya nilai ideal critical diameter langkah selanjutnya

yang bisa dikerjakan adalah pencarian nilai kekerasan spesimen secara teoritis.

Dan salah satu metode yang digunakan adalah metode FIELD. Langkah-

langkah dalam pencarian nilai kekerasan hasil Jominy test secara teoritis akan


Spesiemen AISI 4140






Gambar Hubungan antara kadar karbon dengan kekerasan awal (IH)


2001.ITS.Surabaya)


HRC.





berikut.



Gambar Hubungan antara diameter kritis ideal dengan faktor pembagi


2001.ITS.Surabaya)



1 1 56

4 1 56

8 1.15 48.69

12 1.3 43.08

16 1.45 38.62

20 1.55 36.13

24 1.6 35



28 1.7 32.94

32 1.8 31.11

Spesiemen AISI 1045




Gambar Hubungan antara kadar karbon dengan kekerasan awal (IH)


2001.ITS.Surabaya)


HRC.





berikut.



Gambar Hubungan antara diameter kritis ideal dengan faktor pembagi


2001.ITS.Surabaya)



1 1 58

4 1.2 48.33

8 1.6 36.25

12 1.95 29.74

16 2.25 25.77

20 2.5 23.2



24 2.6 22.31

28 2.7 21.48

32 2.8 20.71

Tabel ASTM A 255



DAFTAR PUSTAKA

Suherman, Wahid. Perlakuan Panas, hal:58, gambar:4.6. 2001.ITS.Surabaya)

Suherman, Wahid. Perlakuan Panas, hal:58, gambar:4.6. 2001.ITS.Surabaya)

Suherman, Wahid. Ilmu Logam 1.2003.ITS Surabaya

Ariyusriati.wordpress.com/category/kuliah

Digilib.unimus.ac.id/baja.pdf

Sisfo.itp.ac.id/bahanajar/diagram besi-besi karbida

www.metalravne.com/selector/steels/ck45.html

www.efunda.com/materials/alloys/alloy_steels/show_alloy.cfm?

id=aisi_4140&prop=all&page_title=aisi%204140)





http://digilib.unimus.ac.id/

Laporan Praktikum Perlakuan Panas (Jominy Test)

Education

Transcript of Laporan Praktikum Perlakuan Panas (Jominy Test)